DIY. Personal Fabrica1on. Juergen Eckert Informa1k 7
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- Lioba Irmela Thomas
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1 DIY Personal Fabrica1on 3D Juergen Eckert Informa1k 7
2 Agenda Taxonomie Fer1gung Top-Down im Detail
3 DIN8580 1/2 (Klassisch, Stand 2003/09) 1. Urformen (Zusammenhalt schaffen) Aus formlosem Stoff ein Werkstück hergestellt wird Bsp: Polymer- oder Matelschmelze, 3D Druck 2. Umformen (Zusammenhalt beibehalten) Aus festen Rohteilen Werstück durch bleibende Formänderung erzeugen Bsp: Schmieden, Walzen, Biegen 3. Trennen (Zusammenhalt vermindern) Au`ebung des Werkstoffzusammenhalts an der Bearbeitungsstelle Bsp: Sägen, Feilen, Schneidendeverfahren
4 DIN8580 2/2 (Klassisch, Stand 2003/09) 4. Fügen (Zusammenhalt vermehren) Langfris1ge Verbinden oder sons1ge Zusammenbringen mehrerer Werkstücke Bsp: Verschrauben, Kleben, Löten, Nieten 5. Beschichten (Zusammenhalt vermehren) Audringen einer fest haeenden Schicht aus formlosem Stoff an ein Werkstück Bsp: Lackieren, Galvanisieren, Pulverbeschichten 6. Stoffeigenschaeen ändern Verändern der Eigenschaeen des Werkstoffes Bsp: Härten, Glühen
5 Geometrieerzeugung nach Burns Subtrak1ve Fer1gungsverfahren Abtragen definierter Bereiche Bsp. Drehen, Fräsen Addi1ve Fer1gungsverfahren Aneinanderfügen von Volumenelementen Aus einzelnen Schichten zusammengefügt Schichtbauverfahren Forma1ve Fer1gungsverfahren Geometrieerzeugung durch Umformung eines gegebenen Volumens
6 Burns verfeinert Addi1ve Fer1gung: Geometrie ändert sich, Werkstoff verändert seine Eigenschaeen nicht. Genera1ve Fer1gung: Geometrie und Werkstoffeigenschaeen verändern sich simultan im bei der Herstellung Praxis: beide Begriffspaare synonym verwendet
7 Technologie und Anwendung Technologie Anforderungen Eigenschaeen Anwendung: 1. Idee 2. Design 3. CAM 4. Maschine
8 Fer1gung Top-Down Idee CAD Computer Aided Design Zeichnung CAM Computer Aided Machining Steuerbefehle CNC Computerized Numerical Control Antrieb Maschine Werkstück
9 CAD (Heute 3D) Zuerst Skizze mit Abmessungen Design Schril für Schril (itera1v) Virtuelles Model eines 3D Objektes Volumenmodell Körper-Modell, durch zusätzliche physikalische Eigenschaeen Dichte, Elas1zität, Bruchfes1gkeit,... Geometrische und physikalische Eigenschaeen simulieren Belastbarkeit, Gewicht,...
10 3D Modell: Zellenmodell Bekannt aus 1D: Punkte Voxel = Volumen + Pixel (oder Trixels) Objekt definiert sich aus Anzahl von Voxel Voxel untereinander keinen Zusammenhang Bsp: 3D Scan, wie CT in der Medizintechnik y x z
11 3D Modell: Flächenmodell Bekannt aus 2D: Linien 2D Konturen / Flächen werden ro1ert und extrudiert Keine Informa1onen bzgl. innen und außen Volumen?? Bild: Wikipedia
12 3D Modell: Kantenmodell Bekannt aus 2D: Linien Objekt durch Kanten repräsen1ert Geometrisch unvollständig Keine Flächen und Volumenopera1onen möglich
13 3D Modell: Volumenmodell Togologisch geschlossene Flächenverbände Standardkörper + boolsche Opera1onen Geometrische und Physikalische Informa1onen erfassbar
14 3D CAD Programme Blender openscad 3D Interpreter von Script Dateien FreeCAD Interak1ver Modeller WYSIWYG PTC Creo, NX SketchUp, 123D...
15 Konstruk7ve Festkörpergeometrie CSG (Construc1ve Solid Geometry) 3D Modell = Basisobjekte (Primi1ve) + Boolsche Opera1onen Würfel, Kugel, Zylinder,... Vereinigung ( ), Differenz (-), Schnil ( ) Opera1onen nicht kommuta1v hierarchisch ordnen und in Baumstruktur überführen Blal=Primi1v, Knoten=Opera1on, Wurzel=Ergebnis
16 Beispiel mit OpenSCAD K = ((c1 c2) z1) z2 K = (c1 z1) (c2 z2) z1 c1 z2 c2
17 Von 2D nach 3D 1. 2D Sketch ( = Grundriss) erstellen 2. 3D Extrude (aufpolstern)
18 Beispiel FreeCAD 1/2 2D Sketch (5x15mm) ro1ert um Z-Achse im Abstand 20mm
19 Beispiel FreeCAD 2/2 2D Sketch (Ring mit 25mm ) extrudiert in Z- Achse um 30mm
20 Schnilstelle: CAD CAM viele verschiedene Abspeicherungsarten STL (Surface Tessela1on Language) (Quasi-) Standard vieler CAD-Programme Geschichte: Stereolithografie-Schni/stelle Stereolithografie-Anlagen (SLA) erste kommerziell verfügbaren Anlagen Veröffentlicht: 1989 Schlechte Nachbearbeitung, Keine Farben,...
21 Surface Tessela1on Language (STL) Beschreibung der Oberfläche von 3D-Körpern milels Dreiecksfacelen V2 N V1 3 Eckpunkte und 1 Flächennormale (zeigt vom Volumen weg) V3
22 STL File Format ASCII oder Binär solid name facet normal n 1 n 2 n 3 outer loop vertex p1 x p1 y p1 z vertex p2 x p2 y p2 z vertex p3 x p3 y p3 z endloop endfacet endsolid name N x Dreiecke
23 Computer-Aided Manufacturing (CAM) CAD-Daten Postprozessor CAM-Kern Weitere Angaben - Maschineneigenschaeen - Materialeigenschaeen Simula1on Werkzeugbewegung Maschinenbefehle Vorschau
24 Zusatzinforma1onen CAD-Zeichnung ist noch keine eindeu1ge Beschreibung der Fer1gung! Konstruk1on an Fer1gung anpassen (Stützstrukturen, Stege) Festlegen der Bearbeitungsgänge (Features) Welcher Teil der Zeichnung? Wie bearbeiten? z.b. Innen/Außen fräsen Welches Werkzeug? Parameter wie Drehzahl, Vorschub, Temperatur,... bei 2D-CAD für 3D-Werkstück: Tiefenangabe Teilweise automa1sche Verarbeitung möglich (Profil)
25 CAM Slic3r Objekt wird in Schichten (Slice) geschnilen STL (und andere) sind Einheiten los Annahme: mm Profilsammlung für Maschinen Materialien Output: G-Code Alterna1ven z.b. Fräsen: VCarve (2D) Foto: skinshie.com
26 CAM CNC Steuerbefehle: G-Code genormt (DIN 66025) + Dialekt 1950er (Lochstreifen-Zeitalter) Klartext (ASCII) zeilenweise Ausführung fast alle Anweisungen modal, d.h. solange gül1g bis man sie überschreibt Foto: Wikipedia
27 Beispielprogramm: Schlitz fräsen (leicht vereinfacht) Code Erklärung % Beispielprogramm Programmname N01 M06 T3 Wechsle auf Werkzeug 3 N02 M03 S1500 Frässpindel anschalten, 1500 U/min, Rechtslauf N03 G00 Z40 Fahre im Eilgang nach Z=40 mm N04 G00 X100 Y100 Fahre im Eilgang nach X=100 mm, Y=100 mm N05 G01 F20 Z17.5 Fahre Gerade mit 20 mm/s nach Z=17,5 mm N06 X75 Fahre Gerade mit 20 mm/s nach X=75 mm N07 G00 Z40 Fahre im Eilgang nach Z=40 mm N08 M02 Spindel aus N09 M30 Programmende und Zurückspulen Befehl G01 bleibt bestehen (Lochstreifen sparen!)
28 Nächstes mal bei DIY 3D Druck Fräsen und Drehen Inklusive Dos and Don ts Schluss mit Theorie, wir drucken! Mechanik eines 3D Druckers Lager Antrieb
CNC-Fräsen. Es ist eindeutig wir sollten die technischen Möglichkeiten für uns nutzen und dementsprechend
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